Generador de formes d'ona de baix cost (0 - 20 MHz): 20 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

RESUM Aquest projecte prové de la necessitat d'obtenir un generador d'ones amb un ample de banda superior a 10 Mhz i una distorsió harmònica inferior a l'1%, tot això amb un preu de baix cost. Aquest document descriu un disseny d’un generador d’ones amb un ample de banda superior a 10 MHz, que produeix: formes d’ona sinusoïdals, triangulars, de dents de serra o quadrades (pols) amb una distorsió harmònica inferior a l’1%, ajust del cicle de treball, modulació de freqüència, sortida TTL i desplaçament voltatge. També es presenta el disseny d'un comptador de freqüències.

Pas 1: llista de peces

Aquesta és la llista de parts principals. La part principal, MAX 038, és una peça descatalogada, però encara es pot comprar. S'adjunta un pressupost aproximat.

Pas 2: fabricat amb PCB

Prepareu el PCB per al serigràfic. És PCB de doble cara. El procés escollit és químic, de manera que el primer que hem de fer és el serigràfic del disseny amb una màquina làser i després del procés químic. En primer lloc, comencem amb els dissenys en format JPG, ja que és un PCB de doble cara, haurem de donar la volta al PCB per fer el serigrafia per les dues cares, perquè utilitzarem una màquina làser. per aquest motiu, el PCB ha de tenir exactament la mateixa mida que el disseny o, com a mínim, una de les mides (segons la direcció en què girem el PCB). Després de tallar el PCB amb les mesures exactes (també es pot ajustar la disposició al PCB), el PCB es pinta amb pintura en pols d’acrílic negre. (s'ha de pintar com a mínim un dia abans) La PCB s'ha de col·locar a l'extrem superior esquerre (el punt 0, 0 de la màquina ha d'estar exactament en aquest punt) perquè quan girem la PCB, ha de ser exactament al mateix lloc per fer coincidir els forats. Les dimensions del disseny són: 207, 5 mm X 52 mm.

Pas 3: fabricat amb PCB (Serigraph)

Serigrafia. La màquina làser eliminarà la pintura de les parts on sigui necessari que l’àcid ataqui. Els paràmetres de la màquina làser per a aquest procés són: Velocitat 60. Potència 30. Punts de resolució 1200, humor Raster. Hem de fer el procés dues vegades a banda i banda del PCB, per eliminar la pintura correctament.

Pas 4: fabricat amb PCB (eliminació de traços de pintura)

Eliminació de traces de pintura. Després del procés anterior, encara queden restes de pintura i s’han d’eliminar abans del procés d’àcid, però després de treure el PCB de la màquina làser hem d’esperar almenys una hora per assecar-se. Amb aquest propòsit utilitzem un dissolvent tou com la trementina o una substància substitutiva. Un cop netejat el PCB, ha de aparèixer com el de la imatge

Pas 5: fabricació de PCB (atac àcid)

Atac àcid Per a aquest procés necessitem l'àcid i un altre producte per iniciar la reacció i fer el procés més ràpid. El necessari per a aquest procés es pot comprar a una botiga electrònica. En general, l'àcid utilitzat és l'àcid clorhídric més l'aigua, que es ven als supermercats com un producte més net (àcid muriatic). Com més gran sigui la concentració més ràpida serà el procés. A part de l'àcid necessitem, com dèiem abans, un producte accelerador. El millor és el perborat de sodi que es ven a les botigues d’electrònica i als supermercats com un producte per blanquejar la roba (almenys a Espanya); un altre producte és l’aigua d’oxigen, però necessita un alt nivell de concentració.

Pas 6: fabricat amb PCB (resta de pintura)

Eliminació de la resta de pintura Després del procés àcid, retirem la resta de la pintura amb un dissolvent fort.

Pas 7: esquema del generador de formes d'ona

Pas 8: Muntatge del generador de formes d'ona. 1

En primer lloc, hem de foradar el PCB i començar a soldar els components. Hem de prestar atenció al fet que és un PCB de doble cara, de manera que té vies per connectar els dos costats i la majoria dels components estan soldats pels dos costats en aquest circuit. Ho podem veure a les imatges. La ubicació dels components és com mostren les imatges. Les resistències de 100K, el xip 1 (amplificador operacional), els condensadors associats al xip 1 i el potenciòmetre de 220K, constitueixen l’ajust del cicle de treball, útil només per inclinar l’ona. Aquest circuit pot generar una certa distorsió, per la qual cosa normalment es commuta a terra a través del commutador SW3. (Tipus interruptor ON-ON). Si no fem servir això, podem eliminar-lo, recordant-ho de connectar-lo a terra.

Pas 9: Muntatge del generador de formes d'ona. 2

El condensador de 1uF no està polaritzat (vegeu l'explicació del circuit 3.2.1). El connector de la selecció de gamma està connectat a un commutador rotatiu, en el qual el pin del connector connectat a la resistència 4K7 està connectat al pin comú (A) del commutador. Aquest commutador rotatiu està configurat per a quatre commutadors, deixant-ne un de lliure (selecció d'alta freqüència, 27pF). Com es comenta a l'explicació del circuit, la capacitat del paràsit pot limitar l'amplada de banda. En aquest disseny hi ha capacitats de paràsits a causa de l’ús de transistors a la commutació dels condensadors, de manera que la freqüència màxima assolida és de 10 MHz, però si volem superar aquest límit només cal desconnectar el condensador de 27pF o utilitzar-ne un de més petit obtenint un ample de banda superior a 20 MHz. L'altre connector és escriure la selecció de forma d'ona. Hem d’establir l’interruptor rotatiu a 3 commutacions. El pin 5V està connectat al pin comú del commutador rotatiu (A) i A0 i A1 als pins 1 i 2, deixant el pin 3 lliure. El MAX038 és un component no cotitzat, però és possible comprar-lo. No es recomana comprar-lo a la Xina perquè, tot i que és més barat, no funciona.

Pas 10: Muntatge del generador de formes d'ona. 3

El connector BNC és per a la sortida TTL. Els ponts p1 i p2 substitueixen les resistències de 47 ohms, perquè el connector BNC té implementada aquesta impedància. El pin positiu del condensador electrolític es connecta a la petjada quadrada. Es col·loquen segons la imatge. El potenciòmetre de 1K serveix per controlar el nivell de sortida de la forma d'ona. El potenciòmetre blau de 4k7 controla el guany, per tal d’escollir el nivell màxim de sortida.

Pas 11: Muntatge del generador de formes d'ona. 4

El commutador SW5 commuta la tensió de desplaçament a zero. El potenciòmetre 4K7 s’utilitza per canviar la tensió de desplaçament. El pont p3 i el forat que hi ha a sobre i un amplificador operatiu funcionen com un seguidor del circuit, per tal d’enviar el senyal al comptador de freqüències.

Pas 12: Muntatge del generador de formes d'ona. 5

En aquesta imatge podem veure la ubicació correcta dels amplificadors operatius.

Pas 13: Esquema de la font d'alimentació

Pas 14: Muntatge de la font d'alimentació 1

El disseny té les dimensions de: 63, 4 mm X 7, 9 mm.

Pas 15: Muntatge de la font d'alimentació 2

Els components es col·loquen com podem veure a la imatge.

Pas 16: Muntatge de la font d'alimentació 3

Els cables no marcats subministren tensió a un led de díode, per saber quan s’encén el generador.

Pas 17: quadre de l'estructura

L'estructura està feta en fusta contraxapada de 5mm. El disseny s’ha realitzat amb el programa Rhinoceros de Zoe Carbajo. Es tracta d’una màquina làser. Cal afegir toleràncies al disseny, per tal de fer que les diferents parts s’uneixin perfectament. Dependrà del material. S'ha adjuntat un tros de paper adhesiu d'alumini (que s'utilitza generalment a la fontaneria) per connectar a terra, les parts metàl·liques dels potenciòmetres i els interruptors. Aquesta terra s’uneix al paper d’alumini mitjançant el connector BNC d’entrada FM.

Pas 18: Muntatge de la caixa d’estructures i PCB 1

S'ha adjuntat un tros de paper adhesiu d'alumini (que s'utilitza generalment a la fontaneria) per connectar a terra, les parts metàl·liques dels potenciòmetres i els interruptors. Aquesta terra s’uneix al paper d’alumini mitjançant el connector BNC d’entrada FM.

Pas 19: Muntatge de la caixa d’estructures i PCB 2

A continuació podem veure el lloc del transformador, un connector per al cable d'alimentació i un interruptor. Aquests dos darrers components s’han obtingut a partir d’una font d’alimentació d’un ordinador. Els dos pins de 0V del secundari del transformador s’han d’ajuntar, perquè el nostre subministrament requereix un punt d’alimentació mitjà. Aquests van connectats a terra (pin central del connector) La terra del subministrament de filferro també ha d’estar connectada a la terra de la font d’alimentació.

Pas 20: forma d'ona acabada i funcionant

Quart premi al concurs Build My Lab